Domande in italiano Optimization and innovation of production processes

Il calcolo dei tempi di assemblaggio è un’attività complessa perché dipende da

numerosi fattori legati sia all’operatore sia alle caratteristiche del componente. Per

questo motivo non si utilizzano stime arbitrarie, ma metodi standardizzati basati su

tabelle di tempi medi.

Il tempo totale di assemblaggio è suddiviso in due fasi fondamentali: tempo di

manipolazione (presa del componente, spostamento verso la posizione di montaggio),

tempo di inserzione (inserimento e bloccaggio del componente).

Esistono anche dei metodi che definiscono delle tabelle che indicano i tempi

potenziali di assemblaggio dei componenti. I tempi reali, in Italia, vengono sempre

discussi con i sindacati. Tra questi metodi ci sono:

- Metodo Boothroyd (scritto prima)

- Metodo Boothroyd per parti inserite

- Metodo Hitachi: il metodo della Hitachi prevede che ad ogni operazione sia dato un

punteggio da 0 a 100, più è complessa l’operazione maggiore sarà il punteggio

associato. La somma dei punteggi identifica quanto è complesso l’assemblaggio di

tutto il prodotto. Sono state definite 20 classi di operazioni.

- Metodo Westinghouse

49. Spiegare brevemente la fase e i principi dell’approccio SMED

L’approccio SMED (Single Minute Die Exchange) ha l’obiettivo di ridurre i tempi di

cambio a meno di 10 min, ridurre i costi, alimentare la flessibilità del processo e creare

presupposti per un approccio lean, quindi flessibilità e linee full. I passi dello SMED

sono:

1. Stabilire tempo di cambio stampo attuale

2. Identificare tutte le operazioni necessarie da svolgere

3. Distinguere tra operazioni interne e esterne: le prime, interne al processo

produttivo, richiedono in fermo macchina; mentre le seconde vengono mentre il

processo è in atto

4. Eliminare le operazioni non necessarie

5. Rendere operazioni il più possibile esterne attraverso l’eliminazione di ricerca dei

pezzi, organizzazione del materiale eAicientemente, completare i lavori di

preparazione prima di iniziare il cambio, riduzione fissaggi, utilizzo di fori piuttosto

che viti filettate, snapfit, magneti ad alta potenza.

6. Aumentare l’eAicienza delle operazioni interne attraverso la creazione di operazioni

da fare in parallelo, ridurre complessità e eliminare sprechi mediante setup rapidi,

eliminazione di aggiustamenti e spostamenti, riduzione fissaggi, utilizzo di fori

piuttosto che viti filettate, snapfit, magneti ad alta potenza.

7. Valutare il nuovo tempo di cambio.

50. Descrivere e fare uno schema per il processo di taglio EDM a tuHo.

L’elettroerosione a tuAo (EDM) è un processo di lavorazione non convenzionale che

asporta materiale tramite scariche elettriche tra:

- Un utensile sagomato (elettrodo)

- Il pezzo da lavorare

Entrambi immersi in un fluido dielettrico. Nel caso a tuAo, l’elettrodo ha la forma

negativa della cavità che si vuole ottenere nel pezzo: la cavità finale sarà la copia

positiva dell’elettrodo.

Elettrodo e pezzo sono collegati a una sorgente di corrente continua e immersi in un

bagno dielettrico (es acqua deionizzata, kerosene, oli minerali). Si applica una

tensione: il dielettrico inizialmente isola, poi, quando il campo elettrico è suAiciente, si

innesca una scarica (elettrico) tra elettrodo e pezzo. La scarica riscalda e fonde

localmente il materiale del pezzo (e in parte dell’elettrodo). L’arco si spegne, il vapore

del dielettrico collassa e si genera un’onda di pressione che espelle il materiale fuso

nella forma di piccole cavità (crateri). Il dielettrico: isola fino all’innesco della

successiva scarica, raAredda la zona, trasporta via i detriti, viene continuamente

filtrato e riciclato. Ripetendo migliaia di scariche al secondo, con l’elettrodo che

avanza controllato verso il pezzo, si ottiene la cavità che riproduce la forma

dell’elettrodo.

Fasi:

- Applicazione diAerenza di potenziale tra utensile e pezzo

- Rottura del dielettrico e apertura del canale di scarica

- Ampliamento del canale di scarica e fusione del materiale

- Interruzione della scarica e implosione del canale di scarica

- Espulsione del materiale fuso dal cratere.

51. Cosa identifica l’indice DFA? Come si calcola?

L’indice DFA (Design For Assembly index), introdotto da Boothroyd, serve a calcolare

l’eAicienza dell’assemblaggio di un prodotto. È calcolato come il rapporto tra il numero

minimo teorico parti e l’attuale moltiplicato per 3 secondi e l’attuale tempo di

assemblaggio. In pratica misura quanto scarto esiste tra il tempo minimo teorico di

assemblaggio e il tempo reale impiegato, permettendo di capire se e dove esistono

margini di miglioramento nel ciclo di assemblaggio.

Se l’indice DFA è alto, il processo è già molto eAiciente e non conviene intervenire

ulteriormente, se l’indice DFA è basso, significa che l’assemblaggio può essere

migliorato e che esistono parti critiche dal punto di vista della manipolazione e

inserzione.

52. Quali sono le criticità connesse all’assemblaggio sovra-vincolato?

Un numero eccessivo di vincoli provoca solitamente delle tensioni residue nel

componente e, spesso, delle deformazioni. Un caso comune è quello delle lamiere per

autotelai, vincolate tra loro da punti di saldatura multipli. Questo sovra vincolare i

componenti non è comunque sempre negativo. In alcuni casi tensionare un

componente è un obiettivo dell’assemblaggio. Ad esempio, le placche di armatura dei

mezzi militari sono assemblate (con vincoli ridondanti) in modo da avere uno stato

tensionale interno di compressione, tale da garantire che l’urto dato da un proiettile

non generi una cricca capace di rompere l’armatura stessa.

53. Quale eHetto hanno i raggi UV sulla plastica? Come possono essere ridotti questi

eHetti?

Esiste anche un degrado legato all’invecchiamento per le plastiche, sia dovuto

all’esposizione al calore, che dovuto all’esposizione ai raggi UV, che provocano

comunque un riscaldamento interno. Sono immuni da questo fenomeno solo i

materiali trasparenti agli UV come il silicone e acrilici. La stabilità termica viene

migliorata con l’aggiunta di alcuni additivi. In particolare, si utilizzano stearati di

Cadmio, Zinco, Bario o Sali a base di piombo. Un materiale molto sensibile al degrado

termico è il PVC.

Per migliorare la resistenza all’aggressione dei raggi UV si utilizza il “nero di carbone”,

una cenere che deriva dalla combustione di oli minerali. Questo migliora di molto la

resistenza ma fornisce al materiale una colorazione nera per % di nero molto piccole

(circa 2%). Per tenere la resistenza del materiale ai raggi UV si utilizzano delle camere

solari di elevata potenza, equipaggiate con lampade UV simili a quelle dei centri

abbronzanti. I raggi UV portano inoltre al degrado dei coloranti utilizzati nelle materie

plastiche, portando ad una loro alterazione superficiale.

54. Fare uno schema e descrivere brevemente il processo di Resin Transfer Moulding

per prodotti in materiale composito.

È il processo più utilizzato in quanto permette la realizzazione di componenti anche

complessi. In generale è analogo al processo di transfer molding per materiali

termoindurenti. Le fasi principali del processo RTM sono le seguenti:

1. Pulitura dello stampo

2. Applicazione dell’agente distaccante

3. Applicazione del gel-coat (coperta esterna del composito, solitamente epossidica)

4. Posizionamento del rinforzo

5. Chiusura dello stampo

6. Iniezione o trasferimento della resina

7. Apertura ed estrazione pezzo

8. Operazioni di rifinitura.

Il processo RTM prevede la produzione di una preforma di fibre secche che viene posta

all’interno di uno stampo chiuso, l’iniezione in pressione di resina a bassa viscosità e

la reticolazione nello stampo, l’apertura e l’estrazione del pezzo praticamente finito.

Una volta che la preforma o i tessuti di rinforzo sono posizionati nello stampo, questo

viene chiuso in pressa e viene iniettata la resina liquida in pressione. Per poter riempire

lo stampo in tempi ridotti, è necessario impiegare una preforma con alta permeabilità,

operare ad alta pressione, utilizzare una resina a bassa viscosità. Per ridurre la

viscosità della resina è possibile operare a resina e/o stampo preriscaldati, anche se

questo riduce il tempo di indurimento. Ove necessario possono essere impiegati punti

di ingresso multipli della resina nello stampo, allo scopo di velocizzare il riempimento

e raggiungere anche zone critiche. La resina ideale per RTM ha una bassa viscosità,

che consente di completare l’impregnazione della preforma, un tempo di reticolazione

suAicientemente lungo alla temperatura di iniezione per consentire il riempimento

anche a pressione non eccessiva e un e un basso contenuto di sostanze volatili per

minimizzare la formazione di vuoti e porosità. La viscosità è uno dei fattori di maggiore

importanza nella scelta della resina per RTM.

55. Elettroerosione (EDM)

L’elettroerosione è un processo che permette di ottenere un componente per

asportazione di materiale sfruttando come tecnologia di asportazione la generazione

di archi elettrici. La lavorazione è caratterizzata da elevatissima precisione e capacità

di lavorare anche materiali duri. Esistono sia tecnologie a filo (solo per tagli rettilinei)

che basate su negativi di pezzi che si vogliono ottenere (a tuAo).

Il processo di elettroerosione sfrutta scariche elettriche per erodere materiali

metallici. Si basa su un utensile sagomato (elettrodo) e il pezzo da lavorare, entrambi

immersi in un fluido dielettrico e collegati e una fonte di corrente continua. Applicando

una tensione, si crea un campo magnetico che concentra le particelle tra l’elettrodo e

il pezzo, permettendo alla corrente di generare un arco elettrico che riscalda e fonde il

materiale in quel punto. Questo arco si spenge, il vapore collassa, provocando

un’onda di pressione che allontana i residui e porta via il materiale fuso.

Il fluido dielettrico è cruciale per isolare l’utensile fino a raggiungere la tensione

necessaria, raAreddare l’area e rimuovere particelle di metallo. Questo fluido viene

continuamente filtrato e riciclato per mantenere l’eAicacia del processo. I fluidi

dielettrici più comuni sono acqua distillata deionizzata, kerosene e oli minerali, mentre

i materiali degli elettrodi variano in base al pezzo da lavorare e possono includere

grafite, bronzi, rame-tungsteno e argento-tungsteno. L’usura dell’elettrodo è un

parametro critico poiché influisce sull’accuratezza della forma e delle dimensioni

finali; viene misurata in rapporto al volume d